第节结构试验数据的采集和测量仪器.ppt

第3.3节 试验数据的采集和测量仪器 3.3.1 概述 3.3.2 传感器 3.3.3 记录仪 3.3.4 数据采集系统 3.3.5 测振仪器 3.3.1 概述 在结构试验中，试件作为一个系统，所受到的荷载作用(如力、位移、温度等)是系统的输入数据，试件的反应(如位移、速度、加速度、应力、应变、裂缝等)是系统的输出数据，通过对这些数据的测量、记录和处理分析，可以得到试件系统的特性。 数据采集就是用各种方法、仪器，对这些数据进行测量和记录。 只有采集到可靠的数据，才能通过数据处理得到正确的试验结果，达到试验的预期目的。为采集到准确、可靠的数据，应该采用正确的采集方法，选用可靠的仪器设备。 3.3.1 概述—1 (一)结构试验数据采集的发展过程： ①人工测量、人工记录；用直尺、秤，等。 ②仪器测量、人工记录；应变仪、位移计，等。 ③仪器测量、仪器记录；传感器+ X-Y记录仪，等。 ④先进的数据采集系统进行测量和记录。 3.3.1 概述—2 (二) 数据采集的仪器设备的分类 (1)按功能和使用情况可以分为: 传感器、放大器、显示器、记录器、分析仪器、数据采集仪，或一个完整的数据采集系统等。 ①传感器的功能主要是感受各种物理量(力、位移、应变等)，并把它们转换成可以测读的形式进行显示或者转换成容易处理的电量(电信号); ②放大器的功能是把从传感器得到的电信号进行放大，使信号可以被显示和记录; ③显示器的功能是把信号用可见的形式显示出来； ④记录器是把采集得到的数据记录下来，作长期保存； 3.3.1 概述—3 ⑤分析仪器的功能是对采集得到的数据进行分析处理; ⑥数据采集仪可用于自动扫描和采集，可作为数据采集系统的执行机构; ⑦数据采集系统是一种集成式仪器，它包括传感器、数据采集仪和计算机，它可用来进行自动扫描、采集，还能进行数据处理等。 仪器设备还可以分为单件式和集成式，单件式仪器是指一个仪器只具有一个单一的功能，集成式仪器是指那些把多种功能集中在一起的仪器。 3.3.1 概述—4 (2)按仪器的用途可分为: 测力传感器; 位移传感器; 应变计; 倾角传感器; 频率计; 测振传感器。 3.3.1 概述—5 (3)按工作原理可分为: 机械式仪器——纯机械传动、放大和指示; 电测仪器——利用机电变换，并用电量显示; 光学测量仪器——利用光学转换、放大和显示; 复合式仪器——由两种以上工作原理复合而成； 伺服式仪器——带有控制功能的仪器。 3.3.1 概述—6 (三)测量仪器设备的主要技术性能指标 (1)刻度值A：仪器的指示或显示装置所能指示的最小测量值，即是每一最小刻度所表示被测量的数值。 (2)量程S：仪器可以测量的最大范围。 (3)灵敏度K：仪器对被测物理量变化的反应能力。 灵敏度K是指某实际物理量的单位输出增量Δy与输人增Δx的比值，即K= Δy/ Δx。当仪表的输出特性曲线为一条直线时，各点的斜率相等，K为常数。若输出特性曲线为一条曲线，说明仪表的灵敏度将随被测物理量的大小而变化。 3.3.1 概述—7 3.3.1 概述—8 (4)分辨率：仪器测量被测物理量最小变化值的能力。 当输人量从某个任意非零值开始缓慢地变化时，将会发现只要输入的变化值不超过某一数值，仪表的示值是不会发生变化的。因此，使仪表示值发生变化的最小输人变化值叫做仪表的分辨率。 (5)稳定性：当被测物理量数值不变，仪器在规定的时间内保持示值与特性参数不变的能力。 (6)重复性：在同一工作条件下，仪器多次重复测量同一数值时，保持示值一致的能力。 3.3.2 传感器 (一) 基本原理 (二) 电阻应变计 (三) 静态电阻应变仪 (四) 线位移传感器